Schaffung eines schnellen, gleichmäßigen Linearantriebs

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Die meisten Linearaktuatoren, die ich gesehen habe, sind ungleichmäßig und / oder langsam. Diejenigen, die einen nocken- oder kurbelwellenartigen Mechanismus (und fast alles, was hydraulisch / pneumatisch ist) verwenden, können ohne Programmierung nicht mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt werden. Diejenigen, die einen schraubenartigen Mechanismus verwenden, sind gleichmäßig, aber langsam.

Welche anderen schnellen, einheitlichen Linearaktuatoren gibt es neben einem Zahnstangenantrieb / Seil, das um einen Stock gewickelt ist? Mit gleichmäßig meine ich, dass die Geschwindigkeit gleichmäßig ist (oder die zurückgelegte Strecke linear vom Winkel abhängt, den der Motor dreht)

actuator Manishearth
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Elektromagnet? Wenn ich einen pneumatischen / hydraulischen / elektromagnetischen Aktuator habe, auf den ich eine Feder auflege (Aktivierung komprimiert die Feder, Deaktivierung entspannt die Feder), und die Feder so konstruieren, dass sich der Durchmesser ändert, wenn sich die Länge ändert, würde dies Ihr Ziel nicht erreichen? Dies würde schnelle Änderungen ermöglichen, und wenn der Durchmesser der Feder in Relation zur Länge geändert wird, sollte dies Ihre Kraftänderung linearisieren (wodurch das Problem des kürzeren / größeren Widerstands beseitigt wird).
Everett
@ Everett: Hmm, interessant, obwohl das Entwerfen einer solchen Feder möglicherweise nicht so einfach ist.
Manishearth
Könnten Sie definieren, was Sie unter schnell verstehen? Was ist die Anwendung? Ich habe schnelle Linearantriebe gesehen, die auf Spindelantrieben basieren.
Jakob
@Jakob: Nun, mit einem Schneckenantrieb sind im Allgemeinen Motoren mit hohen Drehzahlen erforderlich, um eine angemessene Drehzahl zu erreichen - im Gegensatz zu Zahnstangenantrieben. Grundsätzlich sollte es mit dem gleichen Motor so schnell sein wie ein Zahnrad. Ich habe noch keinen so schnellen Linearaktuator auf Schraubenbasis gesehen, aber Sie haben Recht, sie existieren :). Mein schlechtes ...
Manishearth

Antworten:

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Es wäre einfacher, eine Antwort zu geben, wenn wir wüssten, wofür Sie dies verwenden möchten. Das würde eine Vorstellung von Ihren Anforderungen in Bezug auf Geschwindigkeit, Kosten und Platzbedarf geben.

Wie Rocketmagnet darauf hingewiesen hat, können Sie einen Riemenantrieb oder eine Schraube mit langer Steigung verwenden. Und Sie haben bereits ein Zahnstangensystem erwähnt. Dies alles beinhaltet einen konventionellen (DC) Motor zusammen mit einem mechanischen System, um Winkelbewegungen in lineare Bewegungen umzuwandeln:

  • Riemenantrieb
  • Schraube
  • Zahnstange & Ritzel

  • starrer Kettenantrieb (das ist auch cool, kann auf kleinem Raum zusammengeklappt werden)

    Bildbeschreibung hier eingeben

Andere Methoden umfassen:

  • Linearmotor - Das ist ziemlich cool, es handelt sich um eine Reihe von Magnetpolen, die den Rotor in einer linearen Richtung beschleunigen . Diese können sehr schnell und präzise sein! Dies kann auch im offenen Regelkreis (wie ein Schrittmotor) gesteuert werden.

    Bildbeschreibung hier eingeben

    Oben ist ein Querschnitt eines Linearmotors dargestellt

  • Pneumatikzylinder - Die Geschwindigkeit kann über ein Steuerventil gesteuert werden. Pneumatische Stellantriebe sind aufgrund ihrer Konformität auch für Roboteranwendungen sehr beliebt.
  • Hydraulischer Zylinder

Wikipedia hat einen Artikel über Linearantriebe und eine Vergleichstabelle mit Vor- und Nachteilen!

ronalchn
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Ich wollte es hauptsächlich zum schnellen und genauen Zurückziehen eines Arms verwenden. Der Linearmotor ist ziemlich interessant, ich werde das untersuchen. Vielen Dank!
Manishearth
Nicht alle Linearmotoren können im offenen Regelkreis verwendet werden. In der Tat denke ich, dass der Typ, den Sie hier gezeigt haben, nicht nur eine Regelung für die Position erfordert, sondern auch einen Motortreiber, der einem BLDC-Motor ähnlich ist.
Rocketmagnet
Ein BLDC-Motor kann wie ein Schrittmotor gesteuert werden, wenn Sie dies wünschen. Es ist lediglich erforderlich, dass Sie die Ausgangsposition kennen und jede Phase so lange laufen lassen, dass Sie sicher sind, dass sie den nächsten Schritt erreicht hat. Wenn Sie die Ausgangsposition nicht kennen, können Sie alle Phasenzustände einmal durchlaufen.
Ronalchn
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Ich weiß nicht, ob dies als Zahnstange oder Seil um einen Stock gewickelt gilt, aber ein einfacher Riemenantrieb ist sehr schnell und reibungslos. Ich verwende eine für eine SMD-Bestückungsmaschine, bei der ich eine sehr gute Geschwindigkeit und Laufruhe benötige.

Antriebsriemen

Auf Schrauben basierende Linearaktuatoren müssen überhaupt nicht langsam sein, sondern hängen nur von der Steigung der von Ihnen verwendeten Schraube ab. Verwenden Sie eine Schraube mit langer Steigung, und Sie erhalten viel mehr Hub pro Umdrehung des Motors.

Kugelumlaufspindel

Raketenmagnet
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